JP2003122482A - パネルスイッチおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents
パネルスイッチおよびこれを用いた電子機器Info
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Abstract
よびこれを用いた電子機器に関し、操作入力と音の再生
が同一面上でできるパネルスイッチの提供を目的とす
る。 【解決手段】 パネルスイッチ1の上下基板1A,1C
と粘着材1H、絶縁材1Iによって閉鎖された閉空隙1
Jに、外部からの振動である振動手段としての電気機械
音響変換器5からの音を伝達するための音響孔2(伝達
手段)を設け、電気機械音響変換器5に電気信号が印加
されると振動板15から発生した音が音響孔2を通って
閉空隙1Jに伝達され、上基板1Aは音圧で音響的に駆
動されることにより音響再生を行うようにして、パネル
スイッチを構成する。
Description
onal Digital Assistants)等
の各種電子機器に使用されるパネルスイッチおよびこれ
を用いた電子機器に関するものである。
器には、入力装置として、指やペンで表面を押下すれば
メニュー選択が行える操作性の簡便なパネルスイッチが
多く搭載され、音声通話や音楽再生などのためのスピー
カが内蔵されている。
帯電話機について、図9を用いて説明する。
(b)は同断面図であり、同図において、20はパネル
スイッチ、21は音声受信用スピーカ、22は音楽再生
用スピーカ、23は筐体、24は表示素子である。
リエステルテレフタレート(PET)フィルムなどの上
基板で、下面に上電極20Bをコーティングし形成した
ものである。20Cは例えばガラスなどの下基板で、上
面に下電極20Dが形成されたものである。20Eは上
基板20Aと下基板20Cを粘着するスペーサ、20F
は上基板20Aと下基板20C及びスペーサ20Eによ
って形成された閉空隙である。
を簡単に説明する。
素子24に表示された操作メニューの音楽再生キーをパ
ネルスイッチ20の表面から押下すると、上基板20A
がたわんで上電極20Bと下電極20Dが導通し、入力
信号処理手段(図示せず)により入力信号を読み取り、
音楽再生が選択されたことを認識し、音響駆動手段(図
示せず)により音楽再生用スピーカ22を駆動し音楽を
再生できるものである。
受信した音声信号を再生する場合、受信信号処理手段
(図示せず)により音声信号を読み取り、音響駆動手段
(図示せず)により音声受信用スピーカ21を駆動し音
声を再生できるものである。
においては、携帯情報端末としても広く用いられること
で、操作の簡便性からパネルスイッチ20の大型化が強
く要求されている。
とを複合し、操作領域の大型化を図ったパネルスイッチ
およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とす
る。
に本発明は、以下の構成を有するものである。
が形成された上基板と、前記上電極に対向し下電極が形
成された下基板と、前記上基板と前記下基板との間に形
成された閉空隙と、外部からの振動を前記閉空隙に伝達
する伝達手段からなるパネルスイッチとしたものであ
り、タッチパネルやメンブレンスイッチなどのパネルス
イッチから音や振動を再生することが可能で、スピーカ
が一体(従来の別付けスピーカが不要)で操作領域の大
型化ができることで操作メニューの増加に対応でき使い
勝手が向上するという作用を有する。
発明において、伝達手段は、上基板と下基板との間に形
成された閉空隙と外部を連結する中空管としたものであ
り、外部からの振動を中空管を介して伝達できるので、
例えば表示素子の背面から外部からの振動を伝達可能と
なり、パネルスイッチの操作領域を広くできるととも
に、表示素子の表示領域を広くできるという作用を有す
る。
発明において、外部からの振動を閉空隙に伝達する伝達
手段が複数個形成されたものであり、外部からの振動を
伝達手段ごとに設けることでステレオ再生などが可能に
できるという作用を有する。
発明において、上基板と下基板の外周をスペーサで固着
し、このスペーサに伝達手段を形成したものであり、よ
りパネルスイッチの操作領域を広くできるとともに、表
示素子の表示領域も広くできるという作用を有する。
発明において、下基板の閉空隙近傍に振動手段を形成し
たものであり、例えばパネルスイッチの下基板やスペー
サに振動手段を埋め込むことで、パネルスイッチを搭載
する電子機器の薄型化を図ることができるという作用を
有する。
発明において、伝達手段と閉空隙の間に薄膜を設けたも
のであり、閉空隙に埃、ごみなどの異物進入を防止でき
るという作用を有する。
パネルスイッチと、このパネルスイッチの伝達手段に接
続された振動手段と、前記パネルスイッチおよび前記振
動手段に接続された制御手段からなり、前記制御手段
は、少なくとも前記パネルスイッチからの入力信号を電
気的に処理する入力信号処理手段と、前記振動手段を音
響的に駆動する音響駆動手段とを備えたもので、例えば
表示素子の前面に本発明のパネルスイッチを配置した電
子機器の場合、スピーカが一体となった分、パネルスイ
ッチの操作領域を広くでき、また音の放射面が表示素子
面と同じであるため、画像位置と音響位置が一致してよ
りリアルな音響再生が可能になるという作用を有する。
て、図1〜図8を用いて説明する。
本発明の特に請求項1,7記載の発明について説明す
る。
ネルスイッチを搭載した電子機器としての携帯電話機
で、図1(a)は平面図、(b)は同A−B断面図であ
り、同図において、1は本発明のパネルスイッチ、2は
パネルスイッチ1に設けられ外部からの振動を伝達する
伝達手段としての音響孔、3は筐体、4は表示素子、5
はパネルスイッチ1に取り付けられた外部からの振動と
しての電気機械音響変換器、6は少なくともパネルスイ
ッチ1からの入力信号を電気的に処理する入力信号処理
手段と、電気機械音響変換器5を音響的に駆動する音響
駆動手段とを備えた制御手段、7は表示素子4の画面に
表示された操作メニューである。
の、1Aは上電極1Bが下面に形成され一般的に透明P
ET(ポリエチレンテレフタレート)や透明PC(ポリ
カーボネート)などのフィルムの上基板である。1Cは
下電極1Dが上面に形成され一般的に透明ガラスや透明
プラスティック、透明PETや透明PCのフィルムなど
の下基板である。
面に配置される透明パネルスイッチの場合、上電極1
B、下電極1Dは、透明電極としてITO(酸化インジ
ウムすず)やSnO2(酸化すず)などが一般的に用い
られる。
求されない場合は、電極としてカーボンなどの導電材料
も広く用いられている。
基板1Aを押下したポイント以外で上基板1Aが変形し
て上電極1Bと下電極1Dが導通しないように上基板1
Aを支えるものであり、熱硬化形のエポキシ系樹脂など
が用いられている。
イッチ1のY軸方向の位置検出を行うための配線電極、
1Gは下電極1Dの上に印刷されパネルスイッチ1のX
軸方向の位置検出を行うための配線電極である。1Hは
上基板1Aと下基板1Cを接着する粘着材でパネルスイ
ッチ1の外周に沿って所定の幅で塗布されており一般的
にアクリル系樹脂などが用いられる。
極1B,1Dとが接触して導通することを防ぐための絶
縁材であり、粘着材1Hと同様、パネルスイッチ1の外
周に沿って所定の幅で塗布されており一般的にエポキシ
系樹脂などが用いられている。
A、下基板1C間に適切な閉空隙1Jを確保するための
スペーサとして機能するものであり、パネルスイッチ1
の外周に沿って均一に塗布されているので、閉空隙1J
は密閉されている。
の音響孔2は、下電極1D、下基板1Cを貫通し、電気
機械音響変換器5と接合している。
として磁気回路の磁気閉空隙に設けたボイスコイルの駆
動力を利用した動電形スピーカの断面図を示す。
はヨーク10の中央部に設けたマグネット、12はマグ
ネット11の上面に配置したプレート、13はヨーク1
0の内周面とプレート12の外周面で構成される磁気閉
空隙、14は磁気閉空隙13に挿入されたボイスコイル
である。15は中央部にボイスコイル14を接合し、外
周部をフレーム16に固着した振動板であり、振動板1
5を音響孔2に向けて取り付けられている。
について説明する。
ルスイッチ1の表面から操作メニュー7が押下される
と、制御手段6は音楽再生の要求があったと認識し、電
気機械音響変換器5の磁気閉空隙13に挿入されたボイ
スコイル14に電気信号を印加し、ボイスコイル14に
駆動力が発生して、これに結合した振動板15を振動さ
せて音を発生させ、振動板15から放射された音は、音
響孔2を通って閉空隙1Jに伝わり、上基板1Aは閉空
隙1Jの音圧で音響的に駆動されて振動し音楽再生を行
うことができる。
18mmの動電形スピーカを用い、上基板1Aのサイズ
がL90mm×W60mm、厚さ0.1mmの音圧周波
数特性測定結果を示す。なお、測定条件はパネルスイッ
チ1前面から0.1m離れた位置にマイクを設置し、電
気入力を0.1W印加したものである。
mmの動電形スピーカを単独で測定した場合の特性をII
に、上基板1Aを取り付けた状態の特性をIに示し、上
基板1Aを取り付けた状態での特性Iでは、4KHzか
ら5KHz以上の高音域で音圧レベルが低下している
が、これは閉空隙1Jの音響容積および上基板1Aの重
量により決定されるものであり、すなわち、上基板1A
と下基板1Cとの間の閉空隙1Jを挟めれば音響容積が
小さくなって高音域の音圧レベルが低下する周波数を上
昇させることが可能であり、また、上基板1Aの重量を
軽くすれば高音域の音圧帯域は拡大されるものであり、
上基板1Aの材厚や比重の小さな材質の選択で高音域特
性を制御することが可能である。
て用いた直径18mmの動電形スピーカは、振動板15
は20μmのPEN(ポリエチレンナフタレート)材料
であり、その重量は約6mgであり、これに接合される
ボイスコイル14は直径8mmで線直径0.055mm
の銅線を用いその重量は25mgである。
厚さ0.1mmの上基板1Aの重量は約700mgであ
り、上基板1Aと、振動板15とボイスコイル14の合
計重量比は、700mg/(6mg+25mg)=2
2.6倍となる。
板15の有効振動面積(振動板15を形成するエッジ部
のほぼ中央までを有効半径とするもので、本例では振動
板15の外形は直径18mmであるが有効半径は5.6
mmである)との面積比を見ると、5400mm2/9
8.5mm2=54.5倍となり、電気機械音響変換器
5の振動板15から見た振動をさせる対象、すなわち上
基板1Aの等価重量は音響変換器の効果により前記面積
比の二乗分の1、すなわち700mg/54.5 2=
1.4mgとなって、閉空隙1Jを介して上基板1Aを
駆動する本実施形態の方式は、音圧レベルの低下を生じ
ることなく、パネルスイッチ1の上基板1Aを音響再生
の振動板として活用することが可能となる。
Aと、下基板1Cと、上基板1Aと下基板1Cとの間に
形成された閉空隙1Jに、外部からの振動を伝達する伝
達手段(音響孔2)を設けてパネルスイッチを構成した
ものであり、タッチパネルやメンブレンスイッチなどの
操作入力の前面部から音や振動を再生することができる
ので、スピーカが一体でパネルスイッチの大型化ができ
ることで操作メニューが増加でき使い勝手の良い電子機
器を得ることができる。
た電子機器の場合、パネルスイッチにスピーカが一体と
なった分、パネルスイッチの操作領域を広くでき、また
音の放射面が表示素子と同じ面であるため、画像位置と
音響位置が一致してよりリアルな音響再生が可能な電子
機器を得ることができる。
載した電子機器として携帯電話機で説明したが、画像や
音の信号処理回路を搭載した電子機器に広く用いること
が可能であり、例えばPDAなどの携帯情報端末や、カ
ーナビゲーションシステム、ゲーム機、パソコン、テレ
ビ、その他、パネルスイッチを有する家電製品や事務機
器などに適用可能である。
た音が漏れないようにするため、閉空隙1Jは高い気密
性を保つ構成とすることが望ましい。
器5として動電形方式を用いて説明したが、振動板から
音を放射する機能を有するものであれば良く、例えば、
鉄片を電磁石で吸引し振動板とした電磁形、圧電材料を
振動板とした圧電形、静電気を利用した静電形などの方
式でも同様の作用が得られる。
表示素子の前面に配置する必要がない場合、上下基板や
上下電極は可視透過でなくても良く、例えば携帯電話機
のキースイッチにも用いられ、かつ音響再生を可能とす
る。
基板1A,1Cは単層で説明したが、パネルスイッチの
操作耐久性を向上した複数層の上下基板を有する構成で
も良い。
基板1AはPETやPCなどの薄膜フィルム1Kを貼り
合わせたもので、上電極1Bは薄膜フィルム1Kに形成
されており、下基板1Cは、下電極1Dが上面に形成さ
れ、かつ音響孔2が設けられたPETやPCなどの薄膜
フィルム1Mを、ガラスやプラスティックなどの薄板や
PETやPCなどのフィルムなどに貼り合わせた構成で
も同様の作用が得られる。
板1C間の閉空隙1Jは空気層として説明したが、パネ
ルスイッチを透明タッチパネルとして考えた場合、閉空
隙1Jにシリコンオイルやフッ素オイルを封入し、透過
率の向上や光学特性の向上を図るものもあるが、この構
成でも音響再生は可能であり本発明の目的を実現するこ
とが可能である。
本発明の特に請求項2〜4記載の発明について説明す
る。
分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
よるパネルスイッチを搭載した電子機器の平面図であ
り、(b)は同C−D断面図であり、図6は同要部斜視
図である。
チ1の下に複数個取り付けられた電気機械音響変換器、
8Aはパネルスイッチ1の下電極1D、下基板1Cを貫
通し、電気機械音響変換器5Aと中空管である音響管9
Aを介して連結される音響孔である。同様に8Bはパネ
ルスイッチ1の下電極1D、下基板1Cを貫通し、電気
機械音響変換器5Bと中空管である音響管9Bを介して
連結される音響孔で、音響孔8A,8Bは、上下基板1
A,1Cの外周に沿って所定の幅で塗布され上下基板1
A,1C間に適切な閉空隙1Jを確保するためのスペー
サとしても機能する粘着材1Hと絶縁材1Iも貫通し、
閉空隙1Jと連結する構成となっている。
Jを確保するためのスペーサとしても機能するものであ
るが、本来は、実施の形態1で説明したように、粘着材
1Hは、Y軸方向の位置検出を行うための配線電極1F
と下電極1Dと接触して導通することを防ぐためのもの
であり、また絶縁材11は、X軸方向の位置検出を行う
ための配線電極1Gが、上電極1Bと接触して導通する
ことを防ぐためのものであり、従って、パネルスイッチ
1の操作領域としては使用できない部分である。
Jと電気機械音響変換器5Aとを連結するものであり、
同様に音響管9B、および音響孔8Bはパネルスイッチ
1の閉空隙1Jと電気機械音響変換器5Bとを連結する
もので、音響孔8A,8Bは、パネルスイッチ1の角に
設けられている。
る。
されると、電気機械音響変換器5Aから放射された音は
音響管9A、および音響孔8Aを通って閉空隙1Jに伝
わり、上基板1Aは閉空隙1Jの音圧で音響的に駆動さ
れて振動し、この振動で音響再生を行うことができる。
電気機械音響変換器5Bに電気信号が印加された場合も
同様に、電気機械音響変換器5Bから放射された音は、
音響管9B、および音響孔8Bを通って閉空隙1Jに伝
わり、上基板1Aの音響的な振動により音楽再生を行う
ことが可能となる。
変換器5A,5Bが複数個取り付けられる構造となって
おり、また電気機械音響変換器5A,5Bとパネルスイ
ッチ1の上下基板間の閉空隙1Jが音響管9A,9Bで
連結されている構造であり、さらに電気機械音響変換器
5A,5Bから放射された音をパネルスイッチ1の上、
下基板1A,1C間の閉空隙1Jに伝達する音響孔8
A,8Bがパネルスイッチ1の操作領域としては使用で
きない部分である粘着材1Hと絶縁材1Iの角に設けら
れていることである。
を上基板1Aと下基板1Cとの間に形成された閉空隙1
Jと外部を連結する中空管(音響管9A,9B)とする
ことによって、外部からの振動を中空管を介して伝達で
きるため、例えば外部からの振動を表示素子4の背面か
ら伝達可能となり、パネルスイッチの操作領域を広くで
きるとともに、表示素子の表示領域を広くできるもので
ある。
する伝達手段を複数個形成することによって、外部から
の振動を伝達手段ごとに設けて音や振動の大きさを大き
くでき、またステレオ再生などが可能になる。
チ1の操作領域としては使用できない部分である粘着材
1Hと絶縁材1Iに設けることによって、より大きな操
作領域を有するパネルスイッチを提供できる。
本発明の特に請求項5記載の発明について説明する。
の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化す
る。
よるパネルスイッチを搭載した電子機器の平面図であ
り、(b)は同E−F断面図であり、同図において、5
C,5Dはパネルスイッチ1の下電極1Dが形成された
下基板1C内に複数個組み込まれた電気機械音響変換
器、8A,8Bはスペーサ部分である粘着材1Hと絶縁
材1Iに設けられた音響孔である。
る。
されると、電気機械音響変換器5Cから放射された音は
音響孔8Aを通って閉空隙1Jに伝わり、この結果、パ
ネルスイッチ1の上基板1Aは閉空隙1Jの音圧で音響
的に駆動されて振動し、この振動で音響再生を行うこと
ができる。
された場合も同様に、電気機械音響変換器5Dから放射
された音は、音響孔8Bを通って閉空隙1Jに伝わり、
上基板1Aの音響的な振動により音楽再生を行うことが
可能となる。
変換器5C,5Dが下基板1C内に一体に組み込まれた
構造となっているため、背面をフラットにした突起の無
いパネルスイッチ1を実現することができ、他の部品、
例えば表示素子4との組み合わせにおいて、表示素子4
の大きさや配置に制約を与えることがなく、表示素子4
の大型化を可能にし、またこれらパネルスイッチ1や表
示素子4、電気機械音響変換器5C,5Dを有する電子
機器の構造配置にさらに自由度を与え、電子機器の薄型
化を容易にすることができる。
J近傍に振動手段(電気機械音響変換器5C,5D)を
形成し、例えばパネルスイッチ1の下基板1C内に振動
手段を埋め込むことで、パネルスイッチ1やそれを搭載
する電子機器の薄型化、軽量化を図ることができる。
本発明の特に請求項6記載の発明について説明する。
の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化す
る。
子機器の要部断面図であり、同図において、17はごみ
などの異物を閉空隙1J内に入り込まないようにするた
めの例えばメッシュ状の不織布など通気性のある薄膜で
あり、下基板1Cの音響孔2と電気機械音響変換器5と
の間に設けることで、振動板15から放射された音は、
音響孔2を通って閉空隙1Jに伝わり、上基板1Aは閉
空隙1Jの音圧で音響的に駆動されて振動し、この振動
で音響再生を行うことができ、かつ埃などの異物が閉空
隙1J内に侵入することを防止できる。
J内に異物が入り込まないため上下電極1B,1D間の
導通の際異物などによる誤動作を無くし、また特に表示
素子などの前面に配置して用いる透明パネルスイッチな
どの場合は、外観上の品位を損ねることなく音響再生を
実現することが可能となる。
のある膜としたが、電気機械音響変換器5の振動板15
から放射された音の振動を伝達するために振動する特性
を有すれば良く、通気性を有するものに限る必要はな
い。
ューの増加に対応したパネルスイッチおよびこれを用い
た電子機器を得ることができるという有利な効果が得ら
れる。
ルスイッチを搭載した電子機器の平面図 (b)は(a)のA−B断面図
した電子機器の断面図
ルスイッチを搭載した電子機器の平面図 (b)は(a)のC−D断面図
ルスイッチを搭載した電子機器の平面図 (b)は(a)のE−F断面図
チの要部断面図
Claims (7)
- 【請求項1】 下面に上電極が形成された上基板と、前
記上電極に対向する下電極が上面に形成された下基板
と、前記上基板と前記下基板との間に形成された閉空隙
と、外部からの振動を前記閉空隙に伝達する伝達手段か
らなるパネルスイッチ。 - 【請求項2】 伝達手段は、上基板と下基板との間に形
成された閉空隙と外部を連結する中空管である請求項1
記載のパネルスイッチ。 - 【請求項3】 外部からの振動を閉空隙に伝達する伝達
手段が複数個形成された請求項1記載のパネルスイッ
チ。 - 【請求項4】 上基板と下基板の外周をスペーサで固着
し、前記スペーサに伝達手段を形成した請求項1記載の
パネルスイッチ。 - 【請求項5】 閉空隙近傍の下基板に振動手段を形成し
た請求項1記載のパネルスイッチ。 - 【請求項6】 伝達手段と閉空隙の間に薄膜を設けた請
求項1記載のパネルスイッチ。 - 【請求項7】 請求項1記載のパネルスイッチと、この
パネルスイッチの伝達手段に接続された振動手段と、こ
の振動手段に接続された制御手段からなり、前記制御手
段は、少なくとも前記パネルスイッチからの入力信号を
電気的に処理する入力信号処理手段と、前記振動手段を
音響的に駆動する音響駆動手段とを備えた電子機器。
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